Co3Sn2S2 中的反常交换耦合与中温 Weyl 态

理解磁性及其与拓扑性质的潜在关联已成为磁性 Weyl 半金属研究中的前沿难题。Co$_{3}$Sn$_{2}$S$_{2}$ 是一种新发现的磁性 Weyl 半金属，具有钴离子的 kagome 晶格，并因丰富的奇异现象引发了强烈关注。本文中，我们利用非弹性中子散射以及两种基于密度泛函理论（DFT）的方法——约束磁性与多重散射格林函数方法——报道了 Co$_{3}$Sn$_{2}$S$_{2}$ 的磁交换耦合。Co$_{3}$Sn$_{2}$S$_{2}$ 在 $T_{C}$ 以下表现出高度各向异性的磁子色散与线宽，在 $T_{C}$ 以上表现为顺磁激发。铁磁基态下的自旋波谱可由主导的第三近邻“跨六边形” $J_{d}$ 模型很好地描述。我们的密度泛函理论计算揭示，两种对称性允许的 120$^\circ$ 反铁磁序均在中温区支持 Weyl 点，且 Weyl 点的数目与位置各异。我们的研究凸显了 Co$_{3}$Sn$_{2}$S$_{2}$ 在深化我们对 kagome 物理的理解以及探索磁性与能带拓扑相互作用方面可发挥的重要作用。